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空气污染

科普小知识2022-01-28 11:04:43
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空气污染,又称为大气污染,是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。即空气中含有一种或多种污染物,其存在的量、性质及时间会伤害到人类、植物及动物的生命,损害财物、或干扰舒适的生活环境,如臭味的存在。简而言之,只要是某一种物质其存在的量,性质及时间足够对人类或其他生物、财物产生影响者,我们就可以称其为空气污染物。换言之,某些物质在空气中不正常的增量就产生空气污染的情形。

中文名:空气污染

外文名:Airpollution

又称:大气污染

类型:还原型氧化型石油型等

污染源:工业锅炉交通运输火灾

危害:危害人体、植物影响气候

1、基本概念

概念一

大气是由一定比例的氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气和固体杂质微粒组成的混合物。就干燥空气而言,按体积计算,在标准状态下,氮气占78.08%,氧气占20.94%,稀有气体占0.93%,二氧化碳占0.03%,而其他气体及杂质体积都大约是0.02%。各种自然变化往往会引起大气成分的变化。例如,火山喷发时有大量的粉尘和二氧化碳等气体喷射到大气中,造成火山喷发地区烟雾弥漫,毒气熏人;雷电等自然原因引起的森林大面积火灾也会增加二氧化碳和烟粒的含量等等。一般来说,这种自然变化是局部的,短时间的。随着现代工业和交通运输的发展,向大气中持续排放的物质数量越来越多,种类越来越复杂,引起大气成分发生急剧的变化。当大气正常成分之外的物质达到对人类健康、动植物生长以及气象气候产生危害的时候,我们就说大气受了污染。


空气污染

概念二

空气污染是大气中污染物浓度达到有害程度,超过了环境质量标准和破坏生态系统和人类正常生活条件,对人和物造成危害的现象。凡是能使空气质量变坏的物质都是空气污染物。

空气污染物到2009年2月为止,已知约有100多种。有自然因素(如森林火灾、火山爆发等)和人为因素(如工业废气、生活燃煤、汽车尾气、核爆炸等)两种,且以后者为主,尤其是工业生产和交通运输所造成的。主要过程由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。影响大气污染范围和强度的因素有污染物的性质(物理的和化学的),污染源的性质(源强、源高、源内温度、排气速率等),气象条件(风向、风速、温度层结等),地表性质(地形起伏、粗糙度、地面覆盖物等)。防治方法很多,根本途径是改革生产工艺,综合利用,将污染物消灭在生产过程之中;另外,全面规划,合理布局,减少居民稠密区的污染;在高污染区,限制交通流量;选择合适厂址,设计恰当烟囱高度,减少地面污染;在最不利气象条件下,采取措施,控制污染物的排放量。

2、国际概念

1.空气污染(又称为大气污染),按照国际标准化组织(ISO)的定义,“空气污染(大气污染)通常系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象”。

2.所谓空气污染,即指空气中含有一种或多种污染物,其存在的量、性质及时间会伤害到人类、植物及动物的生命,损害财物,或干扰舒适的生活环境,如臭味的存在。换言之,只要是某一种物质其存在的量、性质及时间足够对人类或其他生物、财物产生影响者,我们就可以称其为空气污染物;而其存在造成之现象,就是空气污染。

3、污染来源

大气污染源就是大气污染物的来源,主要有以下几个:


空气污染

(1)工业:工业生产是大气污染的一个重要来源。工业生产排放到大气中的污染物种类繁多,有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。其中有的是烟尘,有的是气体。

(2)生活炉灶与采暖锅炉:城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭,煤炭在燃烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、一氧化碳、等有害物质污染大气。特别是在冬季采暖时,往往使污染地区烟雾弥漫,呛得人咳嗽,这也是一种不容忽视的污染源。

(3)交通运输:汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具,它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车,量大而集中,尾气所排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官,对城市的空气污染很严重,成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等,前三种物质危害性很大。

(4)森林火灾产生的烟雾。

4、主要类型

大气污染的类型很多,已经发现有危害的达100多种,大气污染物根据化学物理性质的不同可分为:

(1)还原型污染:常发生在以使用煤炭和石油为主的地区,主要污染物有二氧化硫、一氧化碳和颗粒物;

(2)氧化型污染:汽车尾气污染及其产生的光化学污染;

(3)石油型污染:主要来自于汽车排放、石油冶炼及石油化工厂的排放,包括二氧化氮、烯烃、链烷、醇等;

(4)其他特殊污染:主要是从各类工业企业排出的各种化学物质。

5、主要危害

世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说:“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”如果人类生活在污染十分严重的空气里,那就将在几分钟内全部死亡。工业文明和城市发展,在为人类创造巨大财富的同时,也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中,人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。因此,大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时,就会对人类和环境带来巨大灾难。


空气污染

一、大气污染对人体和健康的伤害

大气污染物主要通过三条途径危害人体:一是人体表面接触后受到伤害,二是食用含有大气污染物的食物和水中毒,三是吸入污染的空气后患了种种严重的疾病。从下面的表格中,可以看到:各种大气污染物是通过多种途径进入人体的,对人体的影响又是多方面的。而且,其危害也是极为严重的。

二、大气污染危害生物的生存和发育

大气污染主要是通过三条途径危害生物的生存和发育的:一是使生物中毒或枯竭死亡,二是减缓生物的正常发育,三是降低生物对病虫害的抗御能力。植物在生长期中长期接触大气的污染,损伤了叶面,减弱了光合作用;伤害了内部结构,使植物枯萎,直至死亡。各种有害气体中,二氧化硫、氯气和氟化氢等对植物的危害最大。大气污染对动物的损害,主要是呼吸道感染和食用了被大气污染的食物。其中,以砷、氟、铅、钼等的危害最大。大气污染使动物体质变弱,以至死亡。大气污染还通过酸雨形式杀死土壤微生物,使土壤酸化,降低土壤肥力,危害了农作物和森林。

三、大气污染对物体的腐蚀

大气污染物对仪器、设备和建筑物等,都有腐蚀作用。如金属建筑物出现的锈斑、古代文物的严重风化等。

四、大气污染对全球大气环境的影响

大气污染发展至今已超越国界,其危害遍及全球。对全球大气的影响明显表现为三个方面:一是臭氧层破坏,二是酸雨腐蚀,三是全球气候变暖。

1.南极上空出现臭氧洞

在离地面10—55千米的平流层里,大气中的臭氧相对集中,形成了臭氧层。大气中有了臭氧层,起着净化大气和杀菌作用,可以把大部分有害的紫外线都过滤掉,减少了对人体的伤害,而且使许多农作物增产。臭氧过浓会使人体中毒,而臭氧含量减少,紫外线就长驱直入,使人体皮肤癌发病率增加,农作物减产。科学家已经发现,在南北两极上空的臭氧减少,好象天空坍塌了一个空洞,叫做“臭氧洞”。紫外线就通过“臭氧洞”进入大气,危害人类和自然界的其它生物。“臭氧洞”的出现,同广泛使用氟里昂(电冰箱、空调等的制冷材料)。现在,美国和欧洲等国家决定,自2000年起,停止生产氟里昂。

2.酸雨的危害向全世界蔓延

酸雨的危害遍及欧洲和北美,我国主要分布贵阳、重庆和柳州等地。酸雨降到地面后,导致水质恶化,对各种水生动物和植物都会受到死亡的威胁。植物叶片和根部吸收了大量酸性物质后,引起枯萎死亡。酸雨进入土壤后,使土壤肥力减弱。人类长期生活在酸雨中,饮用酸性的水质,都会造成呼吸器官、肾病和癌症等一系列的疾病。据估计,酸雨每年要夺走7500-12000人的生命。

3.“温室效应”的严重恶果

我们居住的地球周围,包裹着一层厚厚的大气,形成了一座无形的“玻璃房”,在地球上产生了类似玻璃暖房的效应。本来,这种“温室效应”是正常的。但是,进入工业革命以来,由于人类大量燃烧煤、石油和天然气等燃料,使大气中二氧化碳的含量骤增,“玻璃房”的吸收太阳能量也随之增加。于是,在地球上产生了干旱、热浪、热带风暴和海平面上升等一系列严重的自然灾害,对人类造成了巨大的威胁。

6、治理方法

通过立法明确大气污染防治的主体、标准和措施

一是制定完善的大气污染防治法律体系。英国早在19世纪就制定了阿尔卡利法和公共卫生法,并于1956年颁布了专门针对大气污染的《清洁空气法》。美国于1955年颁布了《空气污染控制法》,并于1963年制定了《清洁空气法》,成为大气污染防治的主要法律依据。


空气污染

二是明确各级*大气污染防治的权责。美国1970年修订的《清洁空气法》明确了联邦负责制定全国空气质量标准,州负责制定本州达标方法与时间表,地方负责具体实行并针对本地特殊情况对此进行补充的大气污染防治三级管理*。联邦*专设环保局进行管理,并成立空气质量顾问委员会为总统提供决策服务。英国《环境保护法》和《国家空气质量战略》提出**制定统一的国家空气质量战略,但市郡*有权在无法达到国家空气质量标准的区域申请成立空气质量管理区,并制订远期空气质量行动计划以达到国家标准;国家环境局综合控制大型、危险的工业设施,地方*监管小型、危险程度低的工业设施;国家成立空气污染健康影响委员会,评估各空气污染区对人体健康的影响。

三是划定大气污染控制区域,实行区域联动。大气污染具有区域性特征,因此各国均采用区域控制的办法。美国《空气质量法》划定了空气质量控制区以协调各州间的大气污染问题。1976年加州率先建立了控制区域空气污染的*实体“南海岸区域空气质量管理区”,并赋予其立法、执法、监督、处罚的权利,通过制订并推行空气质量管理计划、排污许可、检查、监测、信息公开和公众参与等方式实现减排目标。

四是多种形式保障大气污染防治的资金来源。

控制工业污染,推动产业转型和能源转型

一是强制推行工业和能源领域污染治理,鼓励产业结构调整和循环经济模式。英国规定了污染工厂的酸性上限浓度和烟雾浓度,并在相关法案的支持下,强制关闭或转移大型污染设施。20世纪80年代,随着全球制造业向发展中国家转移,发达国家对工业污染的控制全面转向为产业结构调整,着力于发展高科技产业、服务业和绿色经济产业。同时欧洲和日本*开始大力倡导循环经济,鼓励企业采用先进的清洁生产工艺和技术,并倡导在企业内部、企业之间、产业园区中构建废弃物相互利用的循环经济体系。

二是工业治理思路从排放浓度控制向总量控制转变。早期发达国家的大气污染物排放控制以浓度控制为主,20世纪80年代以后各国修订相关标准时均引入了排放总量控制。以日本为例,其总量控制分为排放口总量控制和区域总量控制。排放口总量控制以最高允许排放总量和浓度为基础,以不超标为要求。区域总量控制以排放总量的最低削减量为基础,以削减达标为要求。*对排放总量、总量削减计划、额度分配等均进行了严格界定。

三是推进能源结构转型,鼓励新能源应用。1973年的石油危机倒逼发达国家降低能源需求,提高能源效率,并推动能源结构转型。

倡导低碳生活方式,加强城市、交通等领域的排放管理

一是重点治理交通污染。20世纪80年代,交通污染取代工业污染成为发达国家空气质量的首要威胁,英国91.8%的空气质量管理区主要污染源来自交通排放,因此各国均加强了交通污染治理。主要措施包括:

提高并统一新车排放标准。英国从1993年起要求所有新车必须加装催化器以减少氮氧化物污染,并在伦敦市中心设立污染监测点,对超标车辆罚款。美国加州要求1994年后出售的汽车全部安装“行驶诊断系统”,即时监测机动车的工作状态,让超标车辆及时脱离排污状态和接受维修。

推广清洁能源。各国均大力推广使用无铅汽油。日本还积极开发轻油低硫磺化和柴油汽车低公害化的新型技术。2000年以后,英国大力投资发展氢燃料电池公共汽车。

限制私家车行驶,积极发展公共交通。伦敦的主要措施包括提高市内停车费用、出台“堵塞费”以限制私家车进入伦敦城、设立1000英里长的公交专用道和自行车步道网。东京都市圈以轨道交通为主,已经形成了2000公里长,500个车站的轨道交通网络,承担了东京圈80%以上的城市客运交通量,远高于世界其他大城市。

二是重视城市绿地建设和管理。伦敦绿化带始建于20世纪40年代,2010年绿化带面积达4841平方公里,而建成区面积仅为1577平方公里。同年英国绿化带总面积约1.6万平方公里,占英国国土面积的13%。这些绿化带有效地置换了城市空气。

三是鼓励居民使用节能电器。20世纪70年代,英国*便开始鼓励市民和商家使用节能电器,其后美国也建立了电器使用的“节能标签”制度和“能源之星”标识体系,并给予使用者财政补贴和税收优惠。

四是鼓励低碳建筑和低碳社区建设。1993年,英国环境、交通、建筑研究等部门共同开发了衡量建筑物能源利用效率的能源效率标准评价程序。2007年,英国*宣布将在全国建设10个生态镇,并宣布将对所有房屋节能程度进行“绿色评级”,要求从2016年开始,所有新建住宅必须实现“零排放”。英国的贝丁顿社区已经成为世界低碳社区典范。

7、重污染预警分级

蓝色预警

预测空气质量指数(AQI)日均值(24小时均值)>200且未达到高级别预警条件

黄色预警

预测AQI日均值>200将持续2天及以上且未达到高级别预警条件

橙色预警

预测AQI日均值>200将持续3天,且出现AQI日均值>300的情况

红色预警

预测AQI日均值>200将持续4天及以上,且AQI日均值>300将持续2天及以上,或预测AQI日均值达到500并将持续1天及以上。

8、相关研究

父母们都鼓励孩子多运动,不过美国哥伦比亚大学的一项研究显示,住在城市里的孩子不宜大量运动。由于空气污染问题,大量运动可能给孩子的健康造成负面影响。

研究人员征募129名9至14岁的志愿者,让他们佩戴运动手环6天,以测量运动量。结果显示,近60%的孩子算得上“活跃”,每天从事60分钟甚至更多的运动。运动时间少于60分钟的其他孩子被认定为“不活跃”。研究人员让孩子们在第一天和第六天穿上内置微型黑碳检测装置的背心,并检测次日孩子们呼出的一氧化氮浓度来查看呼吸道炎症水平。结果显示,与不活跃的孩子相比,活跃的孩子接触到的黑碳浓度高25%。黑碳是化石燃料等不完全燃烧的副产品,森林火灾烟雾、砖窑烧制所产生的烟雾、煤烟中经常存留这类黑色固体小微粒,是大气质量监测的污染因子之一。

9、中国机动车污染成重要来源

2017年6月3日,中国环境保护部发布报告称,中国已连续八年成为世界机动车产销第一大国,机动车污染已成为中国空气污染的重要来源,是造成细颗粒物、光化学烟雾污染的重要原因,机动车污染防治的紧迫性日益凸显。

环境保护部发布《中国机动车环境管理年报(2017)》,公布了2016年全国机动车环境管理情况。据年报统计,中国机动车保有量持续增长。2016年,全国机动车保有量达到2.95亿辆,比2015年增长8.1%,其中,新能源汽车保有量达到101.4万辆。

环境保护部大气环境管理司司长刘炳江表示,监测表明,随着机动车保有量快速增加,中国部分城市空气开始呈现出煤烟和机动车尾气复合污染的特点,直接影响居民健康。北京、天津、上海等15个城市大气细颗粒物(PM2.5)源解析工作结果显示,本地排放源中移动源对细颗粒物浓度的贡献范围为13.5%至41%。

刘炳江说,2016年,全国机动车排放污染物初步核算为4472.5万吨,比2015年削减1.3%。其中,一氧化碳(CO)3419.3万吨,碳氢化合物(HC)422万吨,氮氧化物(NOx)577.8万吨,颗粒物(PM)53.4万吨。汽车是污染物排放总量的主要贡献者,其排放的CO和HC超过80%,NOx和PM超过90%。

按车型分类,全国货车排放的NOx和PM明显高于客车,其中重型货车是主要贡献者;而客车CO和HC排放量则明显高于货车。按燃料分类,全国柴油车排放的NOx接近汽车排放总量的70%,PM超过90%。

同时,包括工程机械、农业机械、柴油发电机组、船舶、飞机等在内的非道路移动源排放对空气质量的影响也不容忽视。2015年,非道路移动源排放二氧化硫84.4万吨,碳氢化合物70.4万吨,氮氧化物563.9万吨,颗粒物47.2万吨;氮氧化物和颗粒物排放接近于机动车。

刘炳江说,机动车环境管理工作取得了一定成效。环保部将进一步加强机动车生产、使用、淘汰等全过程环境监管,积极防治机动车对大气环境和民众健康的影响。

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